Elektromotor, insbesondere Kleinspannungs-Gleichstrommotor Für viele elektrische Geräte, insbesondere auch Haushaltungsgeräte, werden relativ kleine Gleich strommotoren benötigt, die für niedrige Betriebs spannungen bestimmt sind, widerstandsfähig und lei stungsstark sein müssen und nur ein Minimum an Zeit und Kosten für ihre Instandhaltung beanspru chen dürfen. Einige spezielle Geräte verlangen ausser dem Motoren gedrängter Bauart, die trotz ihrer geringen Abmessungen eine relativ hohe Leistung haben müssen.
Die an solche Motoren gestellten Anforderungen bestimmen zu einem grossen Teil sowohl seine Gestehungs- als auch seine Betriebs kosten. Bei vielen elektrischen Geräten sind aber die Herstellungskosten von ausschlaggebender Be deutung. Dies trifft auch für Geräte zu, bei denen der Motor nur ein einzelner in sich geschlossener Bauteil von vielen Bauteilen ist und dessen Kosten im Vergleich zu den Gesamtherstellungskosten für das Gerät gering sind. Auch dann sind die Kosten des Motors immer noch von Bedeutung für den end gültigen Preis des fertigen elektrischen Gerätes.
Für die Zwecke der Verbilligung der Herstel lungskosten von Gleichstrommotoren sind Dauer magnete bekanntgeworden, die keiner Nachbearbei tung bedürfen und als Feldmagnete unmittelbar in die Motoren eingesetzt werden können. Bei einem be kannten Motor stützen sich diese Permanentmagnete gegen an beiden Lagerschilden ausgebildete Flansche ab, und das magnetische Joch besteht aus einer mit einem Längsschlitz versehenen Hülse, so dass sich das Joch unterschiedlichen Abmessungen der Ma gnete anpassen kann. Die beiden Lagerdeckel sind mit einer nicht lösbaren Nietverbindung zusammen gehalten.
Dieser bekannte Motor hat vor allem den Nachteil, dass zu seiner Herstellung Nietwerkzeuge erforderlich sind, und dass der Motor für die Zwecke der Revision oder Reparatur nicht ohne weiteres; d. h. ohne Zerstörung der Nietverbindung, geöffnet werden kann.
Bei Glockenmagneten für magnetelektrische Ma schinen, die aus geraden Profilstäben aus Magnet stahl und zwei an deren Enden angeordneten Joch- stücken zusammengebaut sind, hat man die me chanische Verbindung zwischen den Jochstücken und den Stäben auch schon durch Einbördeln der Ränder der Jochstücke in entsprechende Vertiefungen der Magnetstäbe hergestellt.
Auch hierzu braucht man Spezialwerkzeuge, so dass eine derartige Anordnung nicht ohne weiteres, insbesondere nicht von unge lernten Kräften, zusammengebaut und wieder aus einandergenommen werden kann.
Bei einem anderen bekannten Elektromotor sind mindestens drei Schraubenbolzen vorgesehen, die für die Zwecke der Befestigung des Stators durch Längs nuten hindurchgehen, die in diesen vorhanden sind, wobei die Bolzen mit abgekröpften Enden zum Halten des Stators versehen sind,
während sie mit ihren anderen Enden mit Hilfe von Schraubenmuttern an das Gestell angeschraubt sind. Auch dieser Motor ist für eine billige Massenherstellung völlig unge eignet, weil man zur Montage und zur Demontage eines solchen Motors Schraubenschlüssel benötigt.
Zur Vereinfachung des Zusammenbaus von Gleichstromkleinmotoren in der Massenfertigung ist es ferner bekannt, Teile des als Magnetjochdienenden Rahmens mit Ausnehmungen oder Nocken zu ver sehen, in welche entsprechend geformte Teile an den Lagerschilden passend und lösbar eingreifen.
Es ist ferner bekannt, eine Befestigung zwischen Motorgehäuse und Lagerschild bei Gleichstromklein- motoren durch Ineinanderstecken einander entsspre- chender Vorsprünge und Aussparungen beider Teile vorzunehmen.
Die Erfindung ermöglicht, einen Motor kom pakter und leistungsfähiger Bauart zu schaffen, der insbesondere als Gleichstromkleinmotor widerstands- fähig und preiswert ist, sich infolge seiner einfachen Konstruktion für die Massenherstellung noch besser eignet als die bisherigen Motoren und der mit Vorteil ohne besondere Werkzeuge und Vorrichtungen auch durch nicht geschultes Personal zusammengebaut und auseinandergenommen werden kann.
Ausgehend von einem Elektromotor mit einem beidseitig in je einem Lagerschild gelagerten Anker, wenigstens zwei zu diesem über axiale Vorsprünge der Lagerschilde ausgerichteten Permanentmagne ten und einem axial mit den Lagerschilden verspann ten, als Rahmen dienenden Magnetjoch ist die Erfin dung darin zu sehen, dass das aus zwei L-förmigen Teilen bestehende Magnetjoch an den axialen Enden mit Löchern versehen ist, in welche an den Lager schilden vorhandene Nasen mit Steckverbindung pas send und lösbar eingreifen.
Vorzugsweise sind die beiden L-förmigen Teile identisch ausgebildet.
Bei dem Elektromotor nach der Erfindung dient der Rahmen als magnetisches Joch und als Auf nahme für die Lagerschilde.
Dieser konstruktive Aufbau des Gleichstrommotors ermöglicht, alle Einzelteile des Motors ohne Verwen dung von Befestigungsmittel in der beabsichtigten Weise zu halten. Der Motor kann somit z. B. ohne An wendung irgendwelcher Werkzeuge zusammengesetzt oder für die Zwecke der Revision bzw. Reparatur auseinandergenommen werden. Da in diesem Fall Verbindungselemente, wie Nieten oder Schrauben, nicht vorhanden sind, lassen sich diese Arbeitsvor gänge mit sehr grosser Geschwindigkeit durchführen.
Der beschriebene Gleichstrommotor erlaubt auch die Verwendung von Dauermagneten mit grossen Her stellungstoleranzen.
Ein weiterer Vorteil ist dann vorhanden, wenn die Magnete senkrecht zu ihren inneren Polflächen magnetisiert sind.
Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels noch deutlicher erklärt.
Fig.l zeigt den schematischen Schnitt des Motors.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1.
Fig. 5 zeigt die Unterseite des Motors nach Fig. 1. Fig. 6 zeigt die Teilansicht des Kommutators und der Bürstenanordnung.
Fig. 7 zeigt einen Schnitt des Kommutators.
Der Elektromotor 11 besitzt einen Rotor 13 mit drei Lamellenpaketen 15, 17, 19, die symmetrisch um die Ankerwelle 21 angeordnet sind und die Wick lungen 23, 25, 26 tragen. Auf die Enden der Anker welle 21 sind zwei runde Scheiben 23a,<I>25a</I> aus isolierendem Material aufgesetzt, welche in die in den Endstücken oder Glocken 27, 29 ausgebildeten Lager genau hineinpassen. Auf dem einen Ende der Ankerwelle 21 stützt sich auf die Scheibe 25a eine Druckfeder 31; mit ihrem anderen Ende liegt die Feder 31 an den Kommutator 33 an, welcher fest mit der Ankerwelle 21 verbunden ist.
Der Kommu- tator 33 besteht wie der Rotor aus drei voneinander getrennten Teilen 35, 37, 39, die mit den Wick lungen 23, 25, 26 verbunden sind. Gegen die Welle sind die Kommutatorteile bzw. der Kommutator mit einem Ring aus nichtleitendem Material isoliert, des sen Innendurchmesser dem Aussendurchmesser der Ankerwelle genau entspricht.
Die beiden Endstücke oder Glocken 27 und 29 sind mit einem Abstandsring 43 ausgestattet, der vorzugsweise an den Endstücken angegossen ist, so dass er ein Teil derselben darstellt und konzentrisch zur Ankerwelle 21 steht. Die beiden Ringe ragen oben und unten ein bestimmtes Stück in das Gehäuse hinein und bilden mit ihrer Aussenfläche 47 einen Anschlag. für die ,Magnete 49.
Der Motor enthält zwei rechteckige permanente Statormagnete 49, die gegenüberliegend - um den Rotor 13 angeordnet sind. Ihre dem Rotor zugewandte Seite stellt eine Hohlfläche 51 dar, deren Radius etwa dem Aussenradius des Rotors entspricht. Die drei anderen Flächen 53, 54 und 55 der Magnete 49 sind eben. Für die Herstellung der Magnete 49 eignet sich am besten ein Material mit hoher Remanenz, z. B. Bariumferrit, und ihre Formung kann z. B. durch Pressen erfolgen.
Ein aus magnetischem Material hergestelltes Gehäuse, das oben und unten zur Auf nahme der Endstücke offen ist, umschliesst die ebenen Flächen 53, 54, 55 der beiden Magnete 49, so dass diese mit ihren hohlen Flächen 51 sich gegenüber stehen.
Das Gehäuse 57 ist in dieser Grundform recht eckig und besteht aus zwei trennbaren Wörmigen Teilen 59, 61, von denen jedes einen kurzen Schenkel 63, 65 und einen langen Schenkel 67, 69 besitzt. Die Oberkanten der Längsseiten des Gehäuses 57, d. h. der L-förmigen Teile 59, 61 besitzen Nuten 71, 73, in welche die Nasen 75 der Endstücke 27, 29 ein greifen. Da die Stirnseiten in den Endstücken ver schiebbar sind, besitzen sie keine Nasen.
An den End stücken ist in der Breite und in der Länge ein vor stehender Anschlag angeordnet, der unter Berück- sichtigung der Dicke der Gehäuseseiten entsprechend entfernt von der Aussenkante verläuft. An den Stirn seiten jedoch ist der Abstand von der Aussenkante etwas grösser gewählt als die Dicke der Gehäusewand, da die Stirnwände zur Justierung des Luftspaltes verschiebbar sein sollen.
Um das Gehäuse des Motors 11 zusammenzu halten, sind an den diagonal gegenüberliegenden offenen Seiten der Stirnstücke 65, 81 Laschen 77 angeordnet, welche in an den Seitenstücken 67, 69 angeordnete Ösen 79, 83 eingreifen, die ebenfalls in einer bestimmten Entfernung von der Endkante der Seitenstücke angeordnet sind, um kein Hindernis bei dem Zusammenschieben der Stirnwände 59, 61 dar- zustellen.
Das untere Endstück 29 ist mit transversal sich gegenüberliegenden und nach oben gerichteten Zap fen 90 versehen, welchen entsprechend gewickelte Federn 92 so aufgesetzt sind, dass ihr freies Ende 93 bestrebt ist, auf die Innenfläche des Endstückes keinen Druck auszuüben.
Das freie Ende der Feder 92 greift in Bürstenhalter 94 ein, die in einer Nut im Endstück 29 gelagert sind und auf ihren, dem Kommutator zugewandten Enden die Bürsten 93A tragen. In das Ende der Bürstenhalter 94, welche mittels Federschenkel 93 vom Kommutator 33 ab gezogen werden, ist eine U-förmige Feder 95 einge setzt, welche mit ihrem Ende hinter eine Nase des Endstückes 29 eingreift. Somit stehen die U-förmigen Federn 95 mit den Bürsten 93A in Kontakt und ihr nach aussen gerichtetes und gebogenes Ende dient gleichzeitig als Klemme für den Anschluss des Motors an eine Gleichstromquelle.
Eines der schwierigsten Probleme bei der Ent wicklung, und Herstellung von Motoren ist die Erhal tung eines vorbestimmten Luftspaltes zwischen dem Rotor und dem Statormagneten. Normalerweise wird die Forderung erhoben, einen Luftspalt von mini malem Ausmass herzustellen, um den Verzögerungs faktor im Magnetfluss auf ein Minimum zu ver ringern. Es muss dabei anerkannt werden, dass es sich um ein sehr schwieriges Problem bei der Her stellung von Motoren insofern handelt, als die Teile für den Rotor, die Statormagneten und der ent sprechende Aufbau nur sehr geringe Toleranzen zu lassen.
Es bedarf deshalb kostspieliger Herstellungs verfahren für die einzelnen Teile, um einen minimalen Luftspalt zu erhalten. Ausserdem müssen komplexe Montageeinrichtungen vorhanden sein und genaue Kontrollen durchgeführt werden, um die Präzisions teile mit grösster Sorgfalt und Genauigkeit zusammen zufügen.
Es sind bereits Kleinspannung-Gleichstrommoto- ren vorgeschlagen worden, die gepresste permanente Statormagneten in zylindrischer Form anwenden und ein Gehäuse aus magnetischem Material mit ähn licher Form besitzen, das die äussere Oberfläche des Magneten berührt. Bei dieser Herstellungsart zeigte sich als Ergebnis des Pressens, dass die Dicke des Magneten unterschiedlich ist, so dass grössere Nach bearbeitung erforderlich wird, um die Oberfläche des Magneten auf das gewünschte Ausmass zu brin gen. Ferner muss das Gehäuse präzise nach den Abmessungen des Magneten bearbeitet werden.
Auch der Motor muss exakte Masse aufweisen, um eine Verschiebung des Gehäuses hinsichtlich der Magneten zu verhindern.
Wie schon ausgeführt, werden gepresste Magneten 49 verwendet; es kann- also durchaus vorkommen, dass ihre Masse von den gewünschten Soll-Massen abweichen. Es soll z. B. angenommen werden, dass die Masse A, B und C (Fig. 3 und 4) nicht dem Soll- Mass entsprechen. Eine Nachbearbeitung ist jedoch überflüssig, da ein verstellbares Gehäuse 57 vorge sehen ist, das zu allen Magneten passt, selbst wenn sie unterschiedliche Masse A, B oder C aufweisen.
Jede Abweichung vom Soll-Mass der Mässe A und B wird leicht durch eine Verschiebung der Gehäuse wände 59 und 61 ausgeglichen, und zwar so, dass die durch die Gehäusewände bestimmte Grundfläche verkleinert oder vergrössert wird, wobei die Verschie bung der Gehäusewände oben 71 und unten 73 durch den Anschlag 88, 89 und die äsen 77 an den Längs wänden 67, 69 begrenzt wird; in welche die Laschen 79, 83 hineinragen und befestigt werden.
Sogar Ab weichungen in den Abmessungen C, d. h. in der Höhe der Magnete (Fig. 3) können dadurch aufge fangen werden, dass die Höhe der Seitenwände des Gehäuses 57 so gewählt wird, dass sie etwas grösser als das normalerweise für C bestimmte Mass ist, wo bei zum Ausgleich ein Raum zwischen der inneren Abmessung der Endstücke 27 und- 29 und Längsmass der Magnete 49 (Fig. 3) vorhanden ist.
Die Konstruk tion der hier vorliegenden Erfindung darf jedoch nicht nur hinsichtlich der Aufnahme von Magneten mit unterschiedlicher Länge betrachtet werden, sondern sie eignet :sich auch als Mittel zur Aufnahme von Ma gneten mit unterschiedlicher Dicke und Breite ähnlich dem Magneten 49.
Es muss auch darauf hingewiesen werden, dass ohne Rücksicht auf die unterschiedlichen Abmes sungen A,<I>B</I> und C der Magneten 49 immer ein vorbestimmter Luftspalt zwischen Anker 13 und Magneten 49 gewährleistet ist. In Fig. <B>3</B> ist z. B.- deutlich zu erkennen, dass die äussere Oberfläche 47 der Ringe an die innere Oberfläche 51 der Magneten 49 anliegt.
Da die Ringe 43 in den Endstücken 27 und 29 befestigt sind und einen Teil derselben bilden und damit zur Achse der Welle 21 in bestimmter radialer Entfernung stehen, wird der Luftspalt von dem Aussendurchmesser der Ringe 43 bestimmt, an dessen Aussenfläche 47 die Magnete -anliegen. Bei der Montage des Motors werden die Gehäusewände 59 und 61 gegeneinandergedrückt, bis die hohlen Flächen 51 der Magneten 49 an die äussere Ober flache 47 der Ringe 43 anliegt.
Damit befinden .sich die Magneten 49 stets in einer vorbestimmten Ent fernung von dem Anker. Zusätzlich ist zu bemerken, dass die ebenen Seiten der Magneten an die Gehäuse wände 59, 61 anliegen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, däss es die Konstruktion des Motors 11 erlaubt, das Gehäuse 57 mit den permanenten Ma gneten 49 zusammenzubringen, ohne dabei Strom verlust in Kauf nehmen zu müssen. Dies wird da durch erreicht,. dass die permanenten Magneten 49 solchermassen magnetisiert werden, dass der Kraft- fluss radial durch die Magnete fliesst, wie- es in Fig. 4 die gestrichelten Linien zeigen.
Der Kraftfluss in dem Magneten verlässt diese normalerweise durch die ge wölbte Aussenfläche 51 und fliesst durch den Luft spalt und das Gehäuse 57 ab, und schliesst mit diesem Pfad den Magnetfluss. Dies steht eigentlich im Wider spruch zu den Eigenschaften der permanenten Ma gneten, wennn sie axial magnetisiert werden. Hierbei ist der Kraftfluss auf die Oberfläche des Rotors oder (Fig. 4) parallel zu den Gehäusewänden 67 und 69 gerichtet.
Es ist offensichtlich, dass, wenn in Fig. 4 axiale Magnetisierung angewandt würde, die den Wänden 67 und 69 des Gehäuses -57 benachbarten und sie berührenden Teile der Magnete 49 nicht in der Lage wären, eine solche Kraftflussintensität auf rechtzuerhalten, wie sie derzeit der Fig. 4 entspricht, da der durch die an die Magneten 49 angrenzenden Teile fliessende Strom den Rahmen kurzschliessen würde,
ohne über die Wicklungen zu fliessen. Aus die sem Grunde eignet sich die radiale Magnetisierung der Magnet 49 besser für den Aufbau eines kom pakten Motors, da ein Motor mit axial magnetisierten Magneten einen grösseren Abstand zwischen Gehäuse und Magnet verlangt, um das Kurzschlussproblem zu beseitigen, wobei die Gesamtgrösse des Motors erweitert werden müsste, um solchen Abstand mög lich zu machen.
Dagegen können in dem erfindungs gemässen Elektromotor axial magnetisierte Magneten verwendet werden, obwohl es auf der Hand liegt, dass dies eine Verminderung des Kraftflusses zur Folge hat. Ein viel wichtigerer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die neuartige Konstruktion des Motors 11, der mit einem Minimum an Zeit und Arbeit zusammengesetzt und auseinandergenommen werden kann. Es können, mit Ausnahme des Ankers 13, alle Teile mit der Hand zusammengesetzt werden. Dabei werden zuerst die beiden Enden der Welle 21 in den Endstücken 27 und 29 eingesetzt.
Als nächstes werden die Magnete 49 zwischen die Endstücke ein gesetzt, wobei die hohle Fläche 51 an die Ringe 43 anliegen muss. Danach wird ein Gehäuseteil 69 so zwischen die Endstücke gebracht, dass die Nasen 76 in die Nuten der Gehäusewände eingreifen. Ähn- lich wird dann der zweite Gehäuseteil 67 eingesetzt und mittels Laschen 79, 82 und Ösen 7 an den Ge häusewänden nacheinander verbunden.
Schliesslich können beide Teile 59 und 61 (Stirnwände) mit einer Hand noch zusammengepresst werden, wobei sich der Magnet 49 in genauem Abstand vom Anker 13 und vom Gehäuse 57 befindet, das in Kontakt mit dem Magneten steht und in den Endstücken befestigt ist. Die Demontage des Motors 11 kann genau so einfach vorgenommen werden, indem in umgekehrter Reihen folge vorgegangen wird.
Das anpassbare Gehäuse 57 wurde als aus zwei Teilen bestehend beschrieben. Es soll dabei jedoch vermerkt werden, dass es nach der Erfindung durch aus im Bereich des Möglichen liegt, den Rahmen aus mehr als zwei Teilen herzustellen.
Obwohl mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung nur ein Ausführungsbeispiel aufgezeigt wurde, sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung sich nicht auf dieses beschränkt und dass durch Veränderung in der Konstruktion und den An ordnungen verschiedene Ausführungen des erfin dungsgemässen Elektromotors geschaffen werden können.